EP0762003B1 - Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge Download PDF

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EP0762003B1 EP96112930A EP96112930A EP0762003B1 EP 0762003 B1 EP0762003 B1 EP 0762003B1 EP 96112930 A EP96112930 A EP 96112930A EP 96112930 A EP96112930 A EP 96112930A EP 0762003 B1 EP0762003 B1 EP 0762003B1
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tooth system
locking
synchronising
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Enno Oppertshäuser
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    • F16D2023/0656—Details of the tooth structure; Arrangements of teeth
    • F16D2023/0668—Details relating to tooth end or tip geometry

Definitions

  • the invention relates to a synchronization device for Clutches, especially gearboxes for Motor vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • Such a synchronizing device is known from DE 26 59 448 C2 described and shown.
  • the axial end faces of the teeth of Gear teeth and locking teeth as sloping ceilings or wedge-shaped surfaces designed for axial sliding movements then to facilitate the meshing of the teeth, when tooth by tooth happens to be.
  • the wedge surfaces are designed as flat surfaces.
  • the apex angle the wedge surfaces or sloping ceilings are common on all teeth the same, but can be according to the above Print on different teeth also different be, wherein preferably the apex angle is longer Teeth on the gearshift sleeve smaller than the non-extended one Teeth is. Due to the different length of the Teeth on the shift sleeve can be advantageous for the shift path be shortened.
  • the invention has for its object a synchronizing device of the type mentioned above improve that due to edge pressure on the roof surfaces or only partial installation of the roof areas in the Defects occurring in the top area of the locking toothing, namely stiff shifting or insufficient synchronization, even with the usual manufacturing tolerances do not occur.
  • the proposed measures are also without additional costs can be realized if the synchronization ring carries the spherical roof surfaces and in the usual way produced without cutting (e.g. by sintering, forging, casting) becomes.
  • spherical surfaces are designed as spherical surfaces, tool costs are also kept relatively low.
  • Gear 2 is on a shaft 1 of a manual transmission rotatably supported by needle bearing 3.
  • the gear 2 formed from a wheel disc 4 and a clutch body 5, has a toothing on the outer circumference of the wheel disc 4 6, with which it engages with a not shown Counter gear stands and with this a gear pair forms and on the clutch body 5 a gear teeth 7 and a conical friction surface 8.
  • the shaft 1 rotatably and is non-displaceably connected to a guide hub 9 the outer circumference of a shift sleeve 10 cannot be rotated, but axially displaceable from a central position a in the Directions of arrows b and c is stored.
  • the shift sleeve 10 has an internal toothing 11, which when moving the shift sleeve 10 in the direction of arrow c engages over the gear teeth 7.
  • the guide hub 9 leads a synchronizing ring 12, which with the Diameter of the gear teeth 7 corresponding locking teeth 13 and one of the friction surface 8 adapted and with it cooperating friction surface 14 is provided.
  • the synchronizer ring 12 is opposite the guide hub 9 or the shift sleeve 10 in both directions of rotation around the division half a tooth of the locking teeth 13 rotatable and in addition to the guide hub 9 and the Coupling body 5 axially displaceable.
  • Both the locking teeth 13 of the synchronizer ring 12 and the internal toothing 11 of the shift sleeve 10 are on each other facing end faces with roof surfaces 15 and 16 respectively.
  • the roof surfaces 16 of the internal toothing 11 are in usually designed as flat surfaces.
  • the roof areas 15 of the locking teeth 13, however, are three-dimensional spherical surfaces.
  • the shape of this A spherical cutout is advantageous, but can also as another form, such as B. as an ellipsoid section, be educated.
  • the gear 2 When shifting, the gear 2 is on the shift sleeve 10 and the guide hub 9 rigid with the shaft 1 connected.
  • the shift sleeve 10 by means of a Shift fork, not shown, from the middle position a moved in the direction of arrow c, including the synchronizer ring 12 is taken along until he is with its conical friction surface 14 on the likewise conical The friction surface 8 of the clutch body 5 abuts.
  • the invention is not limited to the example described, rather, it is in all synchronizers applicable where a locking toothing with Roof surfaces are used on the front.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Synchronisiereinrichtung ist mit DE 26 59 448 C2 beschrieben und dargestellt. Bei dieser bekannten Ausführung sind die axialen Stirnseiten der Zähne von Schaltverzahnung und Sperrverzahnung als Dachschrägen oder Keilflächen ausgebildet, um bei axialen Schiebebewegungen ein Eingreifen der Zähne ineinander dann zu erleichtern, wenn zufällig Zahn auf Zahn steht. Die Keilflächen sind als ebene Flächen ausgebildet. Die Scheitelwinkel der Keilflächen oder Dachschrägen sind üblicherweise an allen Zähnen gleich, können jedoch nach der genannten Druckschrift an verschiedenen Zähnen auch unterschiedlich sein, wobei bevorzugt der Scheitelwinkel verlängerter Zähne an der Schaltmuffe kleiner als der unverlängerter Zähne ist. Durch die unterschiedliche Länge der Zähne an der Schaltmuffe kann der Schaltweg vorteilhaft verkürzt werden. Die ebene Form der Dachflächen an den axialen Stirnseiten der Zähne führt jedoch infolge der unvermeidlichen Toleranzen bei der Fertigung einerseits zu Kantenpressung im Fußbereich der Sperrverzahnung, was besonders bei kaltem Getriebe schwergängiges Schalten auch nach Erreichen von Gleichlauf der zu schaltenden Teile auslöst und andererseits zur partiellen Anlage der Dachflächen nur im Kopfbereich der Sperrverzahnung, so daß dann die Sperrfläche zu klein ist für eine sichere Sperrung der Schaltkupplung im unsynchronisierten Zustand und damit die Schaltung zum Kratzen neigt.
Um das Schaltverhalten einer solchen Synchronisiereinrichtung zu verbessern, insbesondere eine selbsttätige Axialbewegung der Schaltmuffe zu verhindern, wird mit DE 37 14 190 C2 vorgeschlagen, im Bereich vertiefter Zahnnuten der Schaltmuffe glatte Seitenflanken vorzusehen, die in entsprechend höhere Zähne des Synchronringes führend eingreifen. Ein Hinweis auf das Vermeiden von Kantenpressung und reduziertes Synchronisiervermögen wird jedoch nicht gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die infolge Kantenpressung an den Dachflächen bzw. nur teilweiser Anlage der Dachflächen im Kopfbereich der Sperrverzahnung auftretenden Mängel, nämlich schwergängiges Schalten bzw. unzureichendes Synchronisieren, auch bei Vorliegen der üblichen Fertigungstoleranzen nicht auftreten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Infolge der Balligkeit der einen, z. B. auf dem Synchronring befindlichen, Dachfläche, liegt deren Berührungspunkt auch bei den toleranzbedingten maßlichen Abweichungen immer in einem definierten mittleren Bereich der ebenen Dachfläche, z. B. der der Innenverzahnung der Schaltmuffe.
Ein Durchschalten ist somit ohne Kraftsteigerung und Zeitverzug möglich. Es ergibt sich für alle praktischen Toleranzfälle die vorgesehene Sperrsicherheit.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind darüber hinaus ohne zusätzliche Kosten realisierbar, wenn der Synchronisierring die balligen Dachflächen trägt und in üblicher Weise spanlos (z. B. durch Sintern, Schmieden, Gießen) hergestellt wird.
Bei Ausführung der balligen Flächen als Kugelfläche können auch die Werkzeugkosten relativ gering gehalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1:
einen Schnitt durch eine Synchronisiereinrichtung;
Fig. 2:
eine Einzelheit bei X in Figur 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3:
einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 2.
Auf einer Welle 1 eines Schaltgetriebes ist Zahnrad 2 mittels Nadellager 3 drehbar gelagert. Das Zahnrad 2, gebildet aus einer Radscheibe 4 und einem Kupplungskörper 5, hat am äußeren Umfang der Radscheibe 4 eine Verzahnung 6, mit welcher es in Eingriff mit einem nicht dargestellten Gegenzahnrad steht und mit diesem ein Zahnradpaar bildet sowie am Kupplungskörper 5 eine Schaltverzahnung 7 und eine keglige Reibfläche 8. Mit der Welle 1 drehfest und unverschiebbar verbunden ist eine Führungsnabe 9, auf deren äußeren Umfang eine Schaltmuffe 10 unverdrehbar, aber axial aus einer Mittellage a verschiebbar in die Richtungen der Pfeile b und c gelagert ist. Die Schaltmuffe 10 hat eine Innenverzahnung 11, welche beim Verschieben der Schaltmuffe 10 in Richtung des Pfeiles c über die Schaltverzahnung 7 greift. Die Führungsnabe 9 führt einen Synchronisierring 12, der mit einer dem Durchmesser der Schaltverzahnung 7 entsprechenden Sperrverzahnung 13 und einer der Reibfläche 8 angepaßten und mit ihr zusammenwirkenden Reibfläche 14 versehen ist.
Der Synchronring 12 ist gegenüber der Führungsnabe 9 bzw. der Schaltmuffe 10 in beiden Drehrichtungen um die Teilung eines halben Zahnes der Sperrverzahnung 13 verdrehbar und im übrigen gegenüber der Führungsnabe 9 und dem Kupplungskörper 5 axial verschiebbar. Sowohl die Sperrverzahnung 13 des Synchronringes 12 als auch die Innenverzahnung 11 der Schaltmuffe 10 sind an den aneinander zugekehrten Stirnseiten mit Dachflächen 15 bzw. 16 versehen. Die Dachflächen 16 der Innenverzahnung 11 sind in üblicher Weise als ebene Flächen ausgebildet. Die Dachflächen 15 der Sperrverzahnung 13 dagegen sind als dreidimensional ballige Flächen gestaltet. Die Form dieser Flächen ist vorteilhaft ein Kugelausschnitt, kann jedoch auch als andere Form, wie z. B. als Ellipsoidausschnitt, gebildet sein.
Beim Schaltvorgang wird das Zahnrad 2 über die Schaltmuffe 10 und die Führungsnabe 9 drehstarr mit der Welle 1 verbunden. Dazu wird die Schaltmuffe 10 mittels einer nicht dargestellten Schaltgabel aus der Mittelstellung a in Richtung des Pfeiles c verschoben, wobei auch der Synchronisierring 12 solange mitgenommen wird, bis er mit seiner konischen Reibfläche 14 an der gleichfalls konischen Reibfläche 8 des Kupplungskörpers 5 anliegt. Besteht zwischen der Welle 1 und dem Zahnrad 2 keine Drehzahldifferenz, dann kann die Innenverzahnung 11 der Schaltmuffe 10 ohne größeren Widerstand über die Sperrverzahnung 13 des Synchronisierringes 12 gleiten, wobei durch die punktuelle Anlage der gewölbten Dachflächen 15 der Sperrverzahnung 13 an den ebenen Dachflächen 16 der Innenverzahnung 11 ein Verkanten oder Verhaken sicher vermieden wird. Die Innenverzahnung 11 kann so die Schaltverzahnung 7 am Kupplungskörper 5 erreichen und in diese eingreifen. Damit ist der Schaltvorgang beendet.
Besteht zwischen der Welle 1 und dem Zahnrad 2 eine Drehzahldifferenz, dann wird der Synchronisierring 12 durch das Reibmoment an den Reibflächen 8 und 14 mitgenommen und um eine halbe Zahnteilung der Sperrverzahnung 13 gegenüber der Schaltmuffe 10 verdreht. Der Schaltweg bleibt der Schaltmuffe 10 somit solange versperrt, bis synchrone Drehzahlen zwischen der Welle 1 und dem Zahnrad 2 hergestellt sind. Erst dann kann die Innenverzahnung 11 der Schaltmuffe 10 mit ihren Dachflächen 16 die Sperrverzahnung 13 des Synchronisierringes 12 an deren sphärisch gewölbten Dachflächen 15 so weit verdrehen, daß die Innenverzahnung 11 über die Sperrverzahnung 13 zu der Schaltverzahnung 7 gleiten kann. Durch die dreidimensionale ballige Form der Dachflächen 15 wird auch bei relativ großen Fertigungstoleranzen eine Berührungszone zwischen den Dachflächen 15 und den Dachflächen 16 der Innenverzahnung 11 eingehalten, die mit sehr guter Annäherung der theoretischen Berührungszone in der Mitte der Dachflächen 15, 16 entspricht. Die Synchronisation erfolgt somit in gewünschtem Maße, und ein Verhaken der Schaltung tritt nicht ein.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt, sie ist vielmehr bei allen Synchronisiereinrichtungen anwendbar, bei denen eine Sperrverzahnung mit Dachflächen an der Stirnseite Verwendung findet. Dabei ist es auch möglich, die ballige Form der Dachflächen an der Innenverzahnung der Schaltmuffe vorzusehen und die Dachflächen der Sperrverzahnung dagegen als ebene Flächen auszubilden.

Claims (5)

  1. Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge, mit zumindest einem durch axiales Verschieben einer mit einer Welle (1) über eine Führungsnabe (9) drehstarr verbundenen Schaltmuffe (10) mit Innenverzahnung (11) in den Kraftfluß ein- bzw. aus ihm ausschaltbaren Räderpaar, an dessen mit der Schaltmuffe (10) gleichachsigem Zahnrad (2) ein Kupplungskörper (5) mit einer äußeren Schaltverzahnung (7) starr verbunden ist sowie mit einem Synchronisierring (12), der am Umfang mit einer der Innenverzahnung (11) der Schaltmuffe (10) adäquaten, Sperrzähne aufweisenden Sperrverzahnung (13) versehen ist, wobei der Synchronisierring (12) in Umfangsrichtung mit der Schaltmuffe (10) oder deren Führungsnabe (9) in formschlüssiger, jedoch um eine halbe Zahnteilung der Sperrverzahnung (13) verdrehbarer Verbindung steht und mit dem Kupplungskörper (5) durch Verschieben auf den Kupplungskörper (5) zu in reibschlüssige Verbindung bringbar ist, die Sperrzähne der Sperrverzahnung (13) sowie die Innenverzahnung (11) der Schaltmuffe (10) mit gegeneinander gerichteten Dachflächen (15, 16) versehen sind und wobei bei unterschiedlicher Drehzahl von Welle (1) und Zahnrad (2) der Synchronisierring (12) gegenüber der Schaltmuffe (10) so verdreht wird, daß seine Sperrverzahnung (13) ein Verschieben der Innenverzahnung (11) auf die Schaltverzahnung (7) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachflächen (15, 16) entweder der Sperrverzahnung (13) oder der Innenverzahnung (11) dreidimensional ballig geformt sind.
  2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die balligen Dachflächen (15) Kugelflächen sind.
  3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schaltvorganges der Berührungspunkt der balligen Dachflächen (15) im mittleren Bereich der vorzugsweise ebenen Dachflächen (16) liegt.
  4. Synchronisiereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil mit den balligen Dachflächen (15) spanlos hergestellt ist.
  5. Synchronisiereinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrverzahnung (13) des Synchronisierringes (12) die dreidimensional ballig geformten Dachflächen (15) aufweist.
EP96112930A 1995-08-24 1996-08-12 Synchronisiereinrichtung für Schaltkupplungen, insbesondere von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge Expired - Lifetime EP0762003B1 (de)

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